心力衰竭與心肌細胞凋亡及中醫藥研究進展*

雷雨，任靜，付蓉，鄭玉華

1 貴州省血液中心 貴州貴陽 550002

2 貴州省婦幼保健院 貴州貴陽 550001

3 貴州中醫藥大學第二附屬醫院 貴州貴陽 550003

心力衰竭[1]（heart failure，HF）是指多種原因導致心臟結構和/或功能的異常改變，使心室收縮和/或舒張功能發生障礙，從而引起的一組復雜臨床綜合征，主要表現為呼吸困難、疲乏和液體潴留等。全世界約有2600萬人患有心力衰竭，流行病學調查顯示[2]，因心力衰竭住院的患者1年病死率為20%～40%，5年內病死率約為50%，比許多癌癥更差。心力衰竭是所有心血管疾病的最終歸屬，具有高發病率、高再住院率、高死亡率的流行病學特點。心力衰竭患者再住院次數頻繁，不可避免產生高昂醫療費用，加重個人及社會經濟負擔。并且，高齡與心力衰竭呈強烈的正相關性[3]，盡管心力衰竭的治療取得新的進展，但隨著人口老齡化的進展，心力衰竭的發病率和致死率居高不下。故如何延緩心力衰竭疾病的進展，降低心力衰竭患者的發病率，已成為全球亟待解決的重大公共健康問題。隨著對分子生物學的深入研究，心肌細胞凋亡機制在心力衰竭發病機制中的地位逐漸受到重視。在心力衰竭的臨床試驗和動物實驗中，對心肌細胞凋亡的研究越來越深入。

細胞凋亡與心肌細胞凋亡

細胞凋亡最早于1972年由Kerr等學者提出，細胞凋亡是在內在基因調控下自主有序地結束機體細胞生命的一種特殊類型的程序性細胞死亡。細胞凋亡依賴于蛋白酶的激活，其過程表現為細胞染色質被濃縮，細胞核內DNA被切割、迅速降解，細胞收縮包裹成凋亡小體，最終被吞噬細胞吞噬清除。細胞凋亡用于去除胚胎發育、變態、免疫系統成熟和細胞周轉過程中不需要的細胞，在人體的正常生長、發育及器官、組織正常代謝過程中起著不可或缺的作用。

心肌細胞凋亡是細胞凋亡在人類心肌細胞的表現，心肌細胞占心臟總質量的85%，是心臟的主要收縮細胞[4]。心肌細胞增殖能力有限，心肌細胞的丟失不能通過有效的細胞增殖來彌補，所以心肌細胞凋亡的異常可導致心臟疾病。正常情況下，心肌細胞凋亡對心臟無不利影響。若某些因素導致心肌細胞凋亡異常，則會影響心臟正常生理功能。如內皮素、炎癥細胞因子、腎上腺素、血管緊張素Ⅱ等這些不利因素可誘導心肌細胞的凋亡壞死，造成心肌細胞的減少。心肌細胞的過度凋亡可造成心肌收縮單位持續性喪失，使心肌發生結構性病變，進而削弱心肌的灌注能力，在不良循環中導致心力衰竭。心肌細胞凋亡貫穿心力衰竭疾病的整個過程，其本身亦能進一步加重心臟重構。可見，心肌細胞凋亡在心力衰竭的發生和發展過程中占有重要地位。

細胞凋亡調控

細胞凋亡主要由兩條信號傳導途徑調控：外源性（Fas和其他TNFR超家族成員和配體）和內源性（線粒體相關）途徑。外源性凋亡途徑是由死亡配體觸發的細胞表面死亡受體信號啟動的，死亡配體與死亡受體結合，將信號傳遞，啟動凋亡程序。內源性線粒體凋亡途徑是由線粒體中的氧化應激、鈣超載、DNA損傷等激活多種轉錄因子，引起的細胞內凋亡途徑。如阿霉素可導致心肌細胞 Mitofusin 2表達降低，從而促進線粒體的分裂和活性氧的產生，進而導致心肌細胞凋亡[5]。細胞凋亡需要眾多基因及其產物參與，如腫瘤壞死因子、細胞色素 C、Ca2+、p53、Bcl-2、Caspase家族蛋白等。

1 細胞色素C

細胞色素C（Cyt-C）分布在線粒體內的內嵴部位，是呼吸鏈中的一個基本成分，亦是參與細胞凋亡過程的一種重要蛋白質。線粒體受到損傷時，釋放Cyt-C到細胞質中，啟動細胞凋亡相關的執行程序，是細胞發生線粒體凋亡途徑起始[6]。Cyt-C對細胞凋亡信號具有放大作用，但在正常狀態下Cyt-C不能通過外膜，而當線粒體跨膜電位降低、線粒體膜通透性改變時，Cyt-C可從呼吸鏈上游離出來釋放入胞質中。細胞質中的Cyt-C與細胞凋亡蛋白活化因子Apaf-l發生聚合反應，誘導Apaf-l變構并進一步結合Caspase-9前體，進而激活Caspase-9，活化的Caspase-9繼續激活Caspase-3，從而導致Caspase的級聯反應，最終引起細胞凋亡[7-8]。

2 Bcl-2蛋白家族

Bcl-2蛋白家族是細胞凋亡重要的調控因子之一。根據其在細胞凋亡中的作用和結構可分為兩類，即抗凋亡蛋白（Bcl-2、Bcl-XL和Mcl-1等）和促凋亡蛋白（Bak、Bax和Bok等）[9]。促調亡蛋白和抗凋亡蛋白相互協同作用，對細胞凋亡起著關鍵性作用。Bcl-2是抗凋亡蛋白，通過調節線粒體細胞色素C的釋放，抑制Caspase-3的表達，抑制p53積累從而發揮抗凋亡作用。Bax是Bcl-2的同源基因蛋白，然而Bax的作用與Bcl-2恰好相反，可引起線粒體通透性改變，跨膜電位喪失，細胞色素C等蛋白質釋放，具有促進細胞凋亡的作用[10]。Bcl-2與Bax的相對濃度是調亡調控中的“變阻器”，當細胞受到凋亡信號刺激時，Bcl-2/Bax的比值決定細胞是否進入凋亡程序。

3 Caspase家族

Caspase是由蛋白質水解激活并發揮特異性半胱氨酸蛋白酶活性的前酶，激活或超量表達均會引起細胞凋亡。Caspase家族蛋白可通過與眾多蛋白質相互作用調控細胞凋亡，在細胞凋亡機制網絡中居中心地位。細胞凋亡由Caspase逐步發生級聯反應引起，上游凋亡啟動子（Caspase-2、Caspase-8、Caspase-9和Caspase-10等）受刺激活化后激活下游效應因子（Caspase-3、Caspase-6、Caspase-7等），導致與細胞死亡相關的變化，如膜泡降解、染色體DNA斷裂、細胞收縮，被包裝成“凋亡小體”，最終導致細胞死亡[11-13]。目前，Caspase-3被認為是最重要的劊子手Caspase，Caspase-3一旦被激活，導致凋亡過程無法逆轉，故Caspase-3有“死亡蛋白酶”之稱。外源性和內源性凋亡途徑都會匯集到共同蛋白Caspase-3，Caspase-3被激活后以蛋白質溶解方式對修復蛋白PARP等多種蛋白質進行切割水解，從而導致凋亡細胞的死亡[14]。據研究[15]，通過抑制Caspase-3的激活，可抑制心肌細胞凋亡，保護心肌細胞。

心力衰竭與心肌細胞凋亡的關系

心臟收縮和/或舒張功能障礙是心力衰竭的重要特征，而心肌細胞進行性的損失會影響心肌收縮，引起心輸出量不足，最終導致心力衰竭。隨著對心力衰竭研究的深入，越來越多學者肯定心肌細胞凋亡在心力衰竭中的重要地位，通過抑制心肌細胞凋亡，能夠有效改善心功能，延緩心力衰竭的發生、發展過程。Hsieh等[16]研究發現，辛伐他汀能顯著降低ROS的產生，通過調節抗氧化狀態，抑制線粒體損傷，并抑制AngⅡ介導的細胞色素C和Caspase-3的釋放和活化進而抑制心肌細胞凋亡。Guo等[17]為探討金絲桃苷抗HF的保護分子機制，采用胸主動脈縮窄術（TAC）誘導大鼠心衰模型，結果發現金絲桃苷能通過改變凋亡相關蛋白水平來抑制細胞凋亡，并能改善心衰大鼠心功能。

中醫對心力衰竭的認識

1 心衰病的病因病機

中醫古籍中未曾記載“心力衰竭”相同的病名，歷代中醫文獻中對心衰病名認識不一，據其病癥，可歸屬于中醫學“喘證”“水腫”“支飲”“心水”“心痹”等病癥范疇。心衰病病機總的概括為本虛標實，本虛主要指氣虛、陽虛，標實為痰濁、瘀血、水停等，屬虛實夾雜之證[18]。中國首屆國醫大師鄧鐵濤教授[19]提出“五臟皆致心衰，非獨心也”，意即心衰病位雖在心，卻與肺、脾、肝、腎多臟密切相關，五臟都可引起心衰。心為血之主，脈之宗；肺為氣之主，司呼吸。血為氣之母，氣為血之帥，心肺同居于上焦，肺朝百脈，助心行血，人一身氣血的運行與心肺密切相關。若肺氣郁閉，閉塞不暢，可見咳嗽、氣短、喘促、呼吸困難。心主行血，脾主統血，血的正常運行受心脾統攝。若脾氣虧虛，氣血生化乏源，心脈失濡，致心氣虛，氣虛日久，傷及心陽。脾主運化，若脾虛運化失常，則痰濕內生，易阻滯脈道。故血運失常，脈道失利，久則心脈受損發為心衰。臨床可見胸腹滿悶、喘息氣短、動則尤甚。肝喜條達，主疏泄，調暢氣機。氣機順暢，氣行則血行。肝之疏泄功能失常，則血行不利，血液不得輸布，瘀積脈道，久則心脈瘀滯不通而致心衰征象。腎為人體陽氣之根本，調節人體水液輸布、排泄。若腎陽不足，氣化無力，腎失蒸化之功，津液不得氣化，水濕內停，上逆凌心，則見喘促不得臥、心悸不安、肢體水腫等心衰之癥。可見心衰病是全身疾患，與五臟息息相關，故治心衰應治心而不唯“心”。

2 中醫對心肌細胞凋亡的研究

中醫藥有著悠久歷史，具有獨特的理論基礎及診療思維。研究表明[20-21]，中醫藥在治療心衰方面有很好的臨床療效，能減輕心衰患者癥狀，改善患者心功能。隨著現代醫學的發展，通過規范的現代化研究方法，中醫藥在心力衰竭治療中的具體作用機制逐漸被闡明，其中，心力衰竭心肌細胞凋亡方面的研究是目前熱點。丹參根可減弱細胞內Ca2+超載、抑制氧化應激，對細胞凋亡的調控起著重要作用[22]，瓜蔞皮可抑制Caspase-3活化，下調p-JNK和p-p38MAPK蛋白表達，從而抑制心肌細胞凋亡[23]。Bcl-2/Bax比值決定細胞凋亡的方向，當Bcl-2/Bax比值較低，可增強細胞死亡信號[24]，丹參注射液能增加Bcl-2/Bax的比值，具有抑制細胞死亡的作用[25]。Yan[26]等研究闡明，參附湯抑制心肌細胞凋亡、改善心功能的作用機制是通過調節內源性凋亡途徑中Fas/Fas-L和外源性凋亡途徑Bcl-2/Bax的表達，及降低關鍵蛋白酶Caspase-3的表達實現的。亦有研究報道[27]，芪藶強心膠囊可能通過PI3K/AKT/GSK 3β信號通路，改善氧化應激誘導的線粒體依賴性凋亡，同時降低上游啟動因子Caspase-9和下游執行因子Ccaspase-3等信號轉導因子的表達，進而抑制心肌細胞凋亡并改善心功能。參附益心方可減少AngⅡ誘導的H9c2心肌細胞發生凋亡，其作用機制可能與改善心肌細胞線粒體功能，降低ROS含量有關[28]。益氣瀉肺方可顯著降低Caspase-3及Bax蛋白表達，改善心肌組織病理損傷，進而抑制心肌細胞凋亡，延緩心衰的發展[29]。四逆湯亦可通過下調細胞色素C、Caspase-9、Caspase-3等凋亡相關蛋白的水平，抑制心肌凋亡，從而改善心功能[30]。

小 結

心力衰竭是全球性疾病，給世界醫療保健帶來沉重經濟負擔。通過對心力衰竭的發病機制及治療手段的不斷研究，抗心肌細胞凋亡治療心衰逐漸成為研究熱點。心肌細胞凋亡在心力衰竭的重要性不僅得到西醫的肯定及重視，中醫藥在凋亡理論方面的研究也越來越多。中醫藥的運用歷史悠久，具有多靶點、多途徑的特點，通過多方位、多器官調理人體氣血陰陽的平衡以達到臟腑穩態。中醫運用整體思維，辨證施治，調節人體整個機能，改善心衰患者臨床病癥，提高整體生活質量，降低死亡率。且在對抗心力衰竭西藥的不良反應上有突出療效，兼有個體化治療方案、毒副作用小等優勢。但對中醫藥作用機制的研究仍比較欠缺，導致中醫藥的推廣運用受到限制。本文通過綜述心力衰竭心肌細胞凋亡的發病機制及中醫藥對抗心肌細胞凋亡的相關作用機制，為臨床能更好運用中醫藥防治心衰提供理論依據支撐，促進中醫藥的發展。